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        寧夏中衛(wèi)市香山冶金用石英巖礦床地質(zhì)特征及找礦標(biāo)志

        2022-04-06 08:35:14張晨威
        關(guān)鍵詞:石英巖厚層石炭系

        張晨威

        (中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心寧夏總隊,寧夏 銀川 750021)

        中衛(wèi)市為寧夏重要硅鐵生產(chǎn)基地,當(dāng)前冶金用石英巖礦原料供需關(guān)系嚴(yán)重失衡,現(xiàn)急需尋找冶金用石英巖儲備礦產(chǎn)為進一步促進地方經(jīng)濟發(fā)展,拓寬硅鐵產(chǎn)業(yè)鏈、加快當(dāng)?shù)亟?jīng)濟結(jié)構(gòu)性改革、進一步快速的提升產(chǎn)品的價值。本文闡述了中衛(wèi)香山冶金用石英巖礦床地質(zhì)特征、礦體及礦石等特征,分析總結(jié)了該區(qū)域冶金用石英巖礦床成因和找礦標(biāo)志。

        1 區(qū)域地質(zhì)背景

        香山冶金用石英巖礦床地處寧夏中衛(wèi)香山腹地,地勢總體起伏不大,地形及地貌明顯受制于構(gòu)造及各地層巖性。新生界以來,地殼逐漸上升,地形切割嚴(yán)重,“V”型地形發(fā)育。礦區(qū)屬剝蝕構(gòu)造低中山丘陵地形,局部有風(fēng)成黃土堆積地形,以梁峁為主,丘頂園緩。地表僅有稀疏灌木生長,覆蓋較少,基巖地表出露良好,物理風(fēng)化較強。香山冶金用石英巖礦床大地構(gòu)造位置位于阿拉善微陸塊(Ⅲ4)、騰格里早古生代增生楔(Ⅲ41)、衛(wèi)寧北山- 香山晚古生代前陸- 上疊盆地(Ⅲ41-1)、香山褶斷帶(Ⅲ41-1-5),綜合地層區(qū)劃為柴達木- 華北地層大區(qū)(Ⅲ),阿拉善地層區(qū)(Ⅲ3),阿拉善南緣地層分區(qū)(Ⅲ31),景泰- 中寧地層小區(qū)(Ⅲ31-1)[1]。區(qū)域上除寒武紀(jì)、志留紀(jì)、泥盆紀(jì)、三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、古近紀(jì)、新近紀(jì)地層缺失外,其余從古生界到新生界地層均有出露[2]。

        區(qū)域上經(jīng)歷了長期的構(gòu)造活動,自寒武紀(jì)以來,經(jīng)歷了加里東期[3]、華力西- 印支期、燕山期和喜瑪拉雅期[4]構(gòu)造運動。構(gòu)造形態(tài)較復(fù)雜,褶皺及斷裂十分發(fā)育。

        區(qū)域內(nèi)褶皺表現(xiàn)為紅寺臺向斜,展布于古長臺- 紅寺臺一帶,形成于華力西期,軸向由西向東280°轉(zhuǎn)300°,延伸14.0km,寬3~8km,軸線呈舒緩波狀[5],形似葫蘆狀。核部地層為二疊系大黃溝組及紅泉組,兩翼地層為石炭系- 二疊系太原組及羊虎溝組。向西傾伏,轉(zhuǎn)折端圓滑,為南西翼略陡的對稱開闊向斜,北東翼地層傾角約為6~20°、南西翼地層傾角約為8~22°。

        區(qū)域內(nèi)斷裂較發(fā)育,從北至南有7 條斷層(見圖1)。

        圖1 區(qū)域地質(zhì)圖

        2 礦區(qū)地質(zhì)特征

        2.1 地層

        礦區(qū)內(nèi)出露地層由老到新有:奧陶系中統(tǒng)香山群徐家圈組、狼嘴子組、磨盤井組、石炭系下統(tǒng)前黑山組、臭牛溝組、石炭系上統(tǒng)羊虎溝組、石炭系- 二疊系太原組、二疊系下統(tǒng)大黃溝組、二疊系上統(tǒng)紅泉組、白堊系下統(tǒng)和尚鋪組、第四系更新統(tǒng)洪積層、第四系更新統(tǒng)馬蘭組及第四系全新統(tǒng)沖積層。含礦層位為石炭系- 二疊系太原組下段,地層總體呈單斜層狀產(chǎn)出,產(chǎn)狀總體緩傾斜,傾向125~285°、傾角5~34°,由于受紅寺臺向斜影響,次生褶皺、斷層發(fā)育,局部產(chǎn)狀變化較大。

        2.2 構(gòu)造

        礦區(qū)受區(qū)域紅寺臺向斜影響,小規(guī)模褶皺亦發(fā)育,可見傾斜、直立等褶皺。褶皺對礦區(qū)內(nèi)地層分布形態(tài)有一定控制作用,如石炭系上統(tǒng)羊虎溝組上段地層,由于褶皺導(dǎo)致地層重復(fù)出露,在礦區(qū)內(nèi)大面積分布。小規(guī)模褶皺對礦區(qū)含礦層分布形態(tài)有一定影響。

        礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育,共發(fā)現(xiàn)小規(guī)模斷層5 條。

        3 礦床地質(zhì)特征

        3.1 礦體地質(zhì)特征

        礦床所屬地層為石炭系- 二疊系太原組下段(圖2),巖性主要為灰- 灰白色中厚層中細(xì)粒長石石英砂巖。礦體總體傾向為南西,呈單斜產(chǎn)出,產(chǎn)狀近水平,常沿山坡或山梁分布,走向與山體走勢一致,傾角與坡角相近,局部受區(qū)域紅寺臺向斜影響,產(chǎn)狀變化較大。礦區(qū)內(nèi)礦層分K1-1、K1-2、K1-3、K1-4、K1-5、K1-6、K1-7、K1-8、K1-9 九個礦段。礦體控制厚 2.00 ~13.36m, 變 化 系 數(shù)21.97~68.83%(表1)。

        圖2 礦區(qū)地質(zhì)簡圖

        表1 礦體厚度及變化系數(shù)結(jié)果

        3.2 礦體頂?shù)装?/h3>

        K1-1、K1-2 頂板地層為石炭- 二疊系太原組上段,主要巖性為灰- 灰黑色炭質(zhì)頁巖及紫紅色中- 厚層鈣質(zhì)砂巖;底板地層為石炭系上統(tǒng)羊虎溝組上段第二層,主要巖性為紫紅色中- 厚層鈣質(zhì)砂巖。

        K1-3、K1-4 頂板地層為石炭- 二疊系太原組上段,主要巖性為灰- 灰黑色炭質(zhì)頁巖;底板地層為石炭系上統(tǒng)羊虎溝組上段第二層,主要巖性為灰黑色炭質(zhì)頁巖及紫紅色中- 厚層鈣質(zhì)砂巖。

        K1-5、K1-6 未見基巖頂板,僅有少量第四系黃土覆蓋;底板地層為石炭系上統(tǒng)羊虎溝組上段第二層,主要巖性為灰黑色炭質(zhì)頁巖及紫紅色中- 厚層鈣質(zhì)砂巖。

        K1-7、K1-8、K1-9 頂板地層為石炭- 二疊系太原組上段,主要巖性為灰- 灰黑色炭質(zhì)頁巖及紫紅色中- 厚層鈣質(zhì)砂巖、褐灰色厚層泥灰?guī)r;底板地層為石炭系上統(tǒng)羊虎溝組上段第二層,主要巖性為灰黑色炭質(zhì)頁巖、紫紅色- 雜色中- 厚層鈣質(zhì)砂巖。

        3.3 礦石質(zhì)量特征

        3.3.1 礦石類型和品級

        礦區(qū)冶金用石英巖礦物成分較單一,礦物組成差異較小,結(jié)構(gòu)構(gòu)造及顏色相近,因此,礦石只存在石英砂巖一種自然類型。

        冶金用石英巖Ⅰ級品的要求:SiO2≥97.50%;Al2O3≤1.00%;CaO≤0.30%;P2O5≤0.02%。Ⅱ級品質(zhì)量要求(SiO2≥96.00%;Al2O3≤1.50%;CaO≤1.00%;P2O5≤0.03%),本次工作Ⅰ級品樣品占比為40%,但分布零散,不能連接成片,單工程加權(quán)后符合Ⅱ級品,故礦區(qū)冶金用石英巖礦均為Ⅱ級品。

        3.3.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

        礦石主要巖性為灰- 灰白色中細(xì)粒石英砂巖,呈中細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu),接觸式膠結(jié),石英占95~99%,偶見白云母、粘土礦物。硅質(zhì)膠結(jié)物呈隱晶狀,部分重結(jié)晶向石英顆粒過渡,邊界不清,少量次生加大于石英碎屑邊界,粘土礦物主要呈浸染狀散布于石英顆粒表面,少數(shù)沿碎屑邊界分布,鐵質(zhì)呈星點狀,局部可見。

        3.3.3 礦石礦物成分及化學(xué)成分

        巖石礦物成分簡單,主要為石英(95%~99%),白云母(<1%),粘土礦物(<1%),金屬礦物(<1%)。

        礦石有益成分為SiO2,有害成分為Al2O3、CaO、P2O5,其中SiO2單樣最高含量為99.44%,單樣最低含量為91.96%,各礦段礦層塊段體積加權(quán)平均含量為96.64~98.18%。Al2O3單樣最高含量為2.53%,單樣最低含量為0.03%,各礦段礦層塊段體積加權(quán)平均含量為0.52~1.08%。CaO 單樣最高含量為0.860%,單樣最低含量為0.002%,各礦段礦層塊段體積加權(quán)平均含量為0.172~0.239%。P2O5單樣最高含量為0.0088%,單樣最低含量為0.0006%,各礦段礦層塊段體積加權(quán)平均含量為0.0037~0.0052%。各礦層SiO2及Al2O3沿走向自西向東變化趨勢見圖3。

        圖3 各礦層SiO2 及Al2O3 沿走向自西向東變化趨勢圖

        4 礦床成因分析

        礦床所屬地層為石炭系- 二疊系太原組下段,主要巖性為灰- 灰白色中細(xì)粒石英砂巖,單斜構(gòu)造,礦物顆粒成分較單一。礦床工業(yè)類型為三角洲前緣亞相沉積型礦床[6-8]。

        5 結(jié)論

        5.1 礦層所屬地層為石炭- 二疊系太原組下段,礦層嚴(yán)格受控制于層位,礦石十分致密堅硬,抗風(fēng)化能力強,常常形成陡峭的山崖,基巖裸露,風(fēng)化面、新鮮面多為灰白色,因此為本區(qū)和外圍勘查找礦提供了參考。

        5.2 礦區(qū)礦層厚度屬穩(wěn)定~較穩(wěn)定類型。

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